Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора

5.1 Общие сведения

Тема занятия: Изучение конструкций спиральных компрессоров

Цель занятий: Целью настоящей работы является расширение и закрепление знаний студентов по дисциплине «Низкотемпературные машины».

Задача работы: Изучение типовых конструкций, узлов и элементов современных спиральных компрессоров, ознакомление с классификацией и принципом действия.

Время работы: 4 часа

Место проведения занятий: Лаборатория компрессорных машин кафедры ТОСЖ.

Учебное оборудование и наглядные пособия:

Альбом плакатов и чертежей, схемы установок и натурные образцы.

5.2 Порядок выполнения работы

1 Ознакомиться с настоящими методическими указаниями.

2 Изучить классификацию и устройство ротационных компрессоров.

3 Изучить основные узлы и принцип работы ротационных компрессоров и вакуум-насосов.

4 Оформить отчет.

5 Подготовить ответы на контрольные вопросы.

Введение. Классификация спиральных компрессоров и их преимущества.

Спиральные компрессоры (СПК) относятся к одновальным машинам объемного принципа действия. Как известно машины такого принципа действия обра­тимы, т.е. могут работать практически без изменения конструкции, и как компрес­соры, и как моторы (детандеры или расширители).

Идея такой машины известна более ста лет, но реализовать ее и довести до промышленного производства и широкого применения удалось только в 80-е годы XX века. Причина та же что и при разработке винтовых компрессоров - не было достаточно точного оборудования для изготовления такой формы деталей, как спи­рали.

В настоящее время в холодильной технике СПК используют в основном в бы­товых и транспортных кондиционерах, тепловых насосах, холодильных машинах малой и средней мощности до 50 кВт. Но расчеты показывают, что холодильную мощность СПК можно существенно увеличить - до 100 и более кВт путем совершен­ствования их конструкции и технологии изготовления.

Спиральные компрессоры классифицируются следующим образом:

1. В зависимости от подачи в рабочую полость жидкости на маслонаполненные; с впрыском капельной жидкости (например, холодильного агента); сухого сжатия.

2. По числу ступеней на одно- и двухступенчатые с различным расположением ступеней по отношению к двигателю.

3. В зависимости от рода газа, мощности и других условий: герметичные, бессальниковые, сальниковые.

4. По типу применяемых спиралей: с эвольвентными спиралями, со спиралями Архимеда, с кусочно-окружными и др.

5. Существенно деление СПК на вертикальные и горизонтальные. В горизон­тально расположенных СПК, например, у транспортного кондиционера с парал­лельным расположением вала СПК и продольной оси транспортного средства, труднее обеспечить надежную работу системы смазывания компрессора.

Основными достоинствами СПК являются:

- высокая энергетическая эффективность; их эффективный КПД достигает 80 -86%;

- высокая надежность и долговечность, определяемая долговечностью подшипников;

- хорошая уравновешенность: незначительное изменение крутящего момента на валу компрессора; малые скорости движения газа в машине - все это обеспечивает спокойный ход машины с низким уровнем звукового давления (шума);

- быстроходность - число оборотов вала компрессора 1000 до 11000 об/мин, и этот диапазон расширяется;

- отсутствие мертвого объема, малая доля протечек, и, следовательно, более вы­сокий индикаторный КПД;

- всасываемый компрессором газ не соприкасается с го­рячими стенками деталей компрессора;

- процессы сжатия, всасывания и нагнетания "растянуты" по углу поворота ва­ла, и поэтому даже при небольшой частоте последнего скорости газа невелики;

- отсутствие клапанов на всасывании, а часто и на нагнетании;

спиральный компрессор, как и винтовой, может работать по принципу с "дозарядкой";

- спиральный компрессор, как и все компрессоры объемного принципа дейст­вия, может работать на любом холодильном агенте, на любом газе и даже с впры­ском капельной жидкости.

По сравнению с поршневым компрессором одинаковой мощности СПК имеет следующие преимущества:

- более высокий КПД - на 10 - 15 %;

- более высокий коэффициент подачи ^ - на 20 - 30 %;

- небольшие размеры - на 30 - 40 %;

- меньшая масса - на 15 - 18%;

- уровень звукового давления (шума) ниже на 5 -7 дБл;

- отсутствие деталей, часто выходящих из строя - поршневых колец, клапанов; а если на нагнетании иногда встречается клапан (он выполняет также функции обрат­ного клапана), то его части не могут попасть в рабочее пространство благодаря встречному потоку газа и другим предохранительным мерам;

- может работать с впрыском капельной жидкости, например, в маслозаполненном варианте, как и винтовой;

- меньшее число деталей, меньшая стоимость производства.

К недостаткам СПК надлежит отнести следующие:

1.Спиральным машинам требуется новые для машиностроения детали - спи­рали, для изготовления которых необходимы станки с ЧПУ. Правда, такие станки достаточно широко распространены на отечественных заводах. Инструментом слу­жит обыкновенная пальцевая фреза.

Разработаны и иные технологии производства спиралей - прессованием, точным литьем с последующей обкаткой и т.п.

Спиральная машина, как и винтовая, - это машина более высокого технологического уровня и организации производства.

В СПК требуется обеспечить параллельность четырех-пяти плоских поверхно­стей, перпендикулярность ребер спиралей к их основаниям (платформам), выдер­жать эксцентриситет с допуском (0; 0,005) и грамотно собрать компрессор.

2. На подвижную спираль действует сложная система сил: осевых, тангенциальных, центробежных, требующих грамотного расчета и уравновешивания, а, следо­вательно, и балансировки ротора.

3. Если отсутствует нагнетательный клапан, то теоретическая индикаторная диаграмма СПК будет по виду такой же, как и у винтового компрессора, с возмож­ными "недожатиями" и пережатиями газа, т.е. с дополнительными потерями.

5.3 Конструкция СПК и принцип его работы

На рисунке 5.1 показан чертеж сальникового спирального компрессора маслозаполненного типа.

Основные детали СПК следующие: вал 1 с эксцентриком 6, оси которых должны быть строго параллельны друг другу и расположены на расстоянии эксцен­триситета ε. Вал вращается в двух опорных подшипниках 7 и 4, находящихся на од­ной оси. Вместе с валом 1 вращается и эксцентрик 6 вокруг оси вала. Расстояние ме­жду осью вала и осью эксцентрика - эксцентриситет ε - является важнейшим конст­руктивным параметром компрессора: оно выдерживается с точностью до 0,005 мм, а непараллельность осей - в пределах 1/2 от этого допуска. Эксцентрик 6 соединяется шарнирно (внутренний подшипник качения или скольжения 8) с подвижным элемен­том 10, состоящим из его платформы (или диска) и спирали. Поскольку собственно спираль и ее платформа составляют одно целое (даже если изготавливаются раз­дельно), то подвижный элемент 10 называют короче - подвижной спиралью (ПСП).

Другой спиральный элемент 11 (другая спираль) - неподвижный (НСП). Она имеет те же размеры, как и ПСП, но другое направление закрутки спирали. Таким образом, ели обе спирали положить на стол платформами (как их изготавливают на станке), то одна из них окажется правого направления (закрутка по часовой стрел­ке), а другая - левого. В сечении торцевой плоскостью, перпендикулярной к осям спиралей, они оказываются одного направления (рисунок 5. 2).

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

1- вал компрессора, 2 - сальник, 3 - передняя крышка, 4,7,8 - подшипники, 5 - противовес, 6 - эксцентрик, 9- шарик противоповоротного устройства, 10 - подвижная спираль (ПСП), 11 - неподвижная спираль (НСП), 12 - корпус компрессора, 13 - задняя крышка, 14 - ограничитель клапана, 15- подгоночное кольцо.

Рисунок 5.1 - Продольный разрез спирального компрессора

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru - радиус основной окружности спирали, δ - толщина ребра спирали, ε – эксцентриситет; Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru - площадь ячейки всасывания.

Рисунок 5.2 - Поперечное сечение ПСП и НСП в рабочем положении

Неподвижная спираль (ее платформа) закрепляется от проворота в корпусе или крышке компрессора.

Платформа НСП имеет сквозное отверстие А для выхода сжатого газа. Фор­му и размер отверстия определяют при проектировании СПК.

Если вставить спирали 11СГ1 и НСП одна в другую, то между стенками перьев (или ребер) спиралей образуются ячейки. Некоторые из них замкнутые. Размер ячеек (их объем) при вращении ПСП изменяется.

Вставлять (условно - соединять) спирали нужно таким образом, чтобы центры основных окружностей радиусом Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru находились на расстоянии ε один от другого (рисунок 5.2) и на одной прямой - оси. Для этого спирали должны быть развернуты на 180°. Тогда спирали, вставленные одна в другую, образуют между ребрами несколь­ко попарно одинаковых серповидных ячеек.

Подвижная спираль не должна вращаться вокруг своей оси. Она должна со­вершать движение только по определенной орбите (пока только - круговой) радиу­сом е вокруг оси неподвижной спирали, совпадающей с осью вала 1 (рисунок 5.1). По­ворот ПСП вокруг своей оси не допускается, этому препятствует противоповоротное устройство (ППУ).

На рисунке 5.3 показаны взаимные положения спиралей при перемещении подвиж­ной спирали по круговой орбите через 90°. Цикл всасывания (раскрытие и закрытие внешних ячеек) совершается за один оборот вала 1 компрессора с эксцентриком 6 и ПСП (рисунок 5.1). Затем он повторится.

Цикл сжатия и выталкивания газа длится дольше, примерно от 2 до 2,5 и бо­лее оборотов в зависимости от угла закрутки спирали (см.ниже) и размера окна на­гнетания, расположенного рядом с «носиком» НПС.

Таким образом, теоретическая объемная производительность ступени СПК определяется объемом двух первых 1 и 1’ ячеек всасывания и частотой вращения вала компрессора.

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

Кольцевое пространство вокруг внешних дуг спиралей и корпусомкрышкикомпрессора образует камеру всасывания СПК.

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

а - φ = 0; б - φ = 90°; в - φ = 180°; г - φ = 270°

Рисунок 5.3 - Взаимное положение спиралей (через 90°) при перемещении ПСП по орбите

При установившемся режиме в СПК можно обеспечить равенство давления внутреннего сжатия газа в компрессоре и давления нагнетания, т. е. оптимальный режим компрессора. В этом случае клапан на нагнетании оказался бы излишним.

Но в холодильном компрессоре при меняющихся режимах температур, а значит и давлений клапан на окне нагнетания СПК оказывается полезным, так как исключаются режимы «пережатия», а кроме того, он выполняет важную функцию обратного клапана. И здесь, как видим, процесс выталкивания сжа­того газа в СПК существенно отлича­ется в лучшую сторону от процессов, как в поршневом, так и винтовом компрессорах. Мертвый объем теоре­тически в СПК отсутствует. График изменения давления сжатия и нагнета­ния в СПК (рисунок 4.4) объясняет и подт­верждает спокойный ход и низкий уро­вень звукового давления.

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

1 - СПК, 2 - поршневого одноступенчатого, 3 – компрессора скатящимся ротором

Рисунок 5.4 - Изменение крутящего момента на валу компрессора по углу поворота вала

Давление сжатого газа в ячейках спиралей создает усилия, действующие на платформы и ребра спиралей. Как правило, их значения относительно велики.

Осевые силы ПСП, совершающей орбитальное движение с небольшой линей­ной скоростью, не имеют апробированных практикой соответствующих опор. В упорном кольцевом подшипнике не решена проблема создания масляного клина при орбитальном движении опорной поверхности (пяты).

Для восприятия осевых сил чаще всего применяют шариковые опоры, кото­рые состоят из отдельных шариков, помещаемых в гнезда. При этом шарики выпол­няют и другие функции. Делаются попытки создания специальных осевых под­шипников качения для СПК.

Принципиально новым узлом для машиностроения является противоповоротное устройство - ППУ для СПК. Это устройство препятствует повороту ПСП вокруг своей оси.

Подвижная спираль, как отмечалось, вращается вокруг оси вала компрессора, ведомая эксцентриком.

Применяют ППУ трех видов.

1. Поводковое ППУ (рисунок 5.5),состоящее из трех одинаковых поводков, располо­женных в трех точках через 120° таким образом, что лучи из этих точек пересекаются с осью вала 1. Одна из цапф каждого поводка шарнирно соединена с подвижной спиралью, другая цапфа того же поводка вращается в опорной плите (деталь 3). Все по­водки имеют строго одинаковый эксцентриситет, равный эксцентриситету вала 1 и эксцентрика 2. Поводковое ППУ может работать успешно, но оно крупногабарит­но, имеет много шарниров (подшипников).

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

Рисунок 5.5 - Поводковое противоповоротное устройство

2. Подвижные спирали, использующие идею муфты Ольдгейма (рисунок 5.6), принцип работы которой известен. Муфты Ольдгейма широко применяют в ряде устройств, в частности в подъемно-транспортных механизмах. Но там валы тихоходные, а экс­центриситет измеряется долями миллиметра. В ППУ все наоборот - скорости и экс­центриситеты велики. Тем не менее, практика их применения в СПК, по-видимому, себя оправдала, так как они встречаются все чаше, а потери на трение, как оказа­лось, в таких муфтах малы.

3. Третий тип ППУ (рисунок 5.7) по принципу действия оказал­ся подобен второму, однако конструктивно оформлен иначе: функцию среднего подвижного диска муфты Ольдгейма здесь выполняют шарики, размещенные по окружности и помещенные в гнезда колец определенного размера, скрепленных одно с платформой подвижной спирали, второе - с опорной плитой. При вращении вала компрессора шарики, размещенные надлежащим образом в гнездах нижнего и верх­него колец, перекатываются, но не позволяют ПСП поворачиваться вокруг своей оси.

Одновременно шарики в этой конструкции являются опорой, воспринимающей осе­вую силу давления газа на ПСП. Шарики их опорные плиты испытывают значи­тельные контактные напряжения. По этой причине участвующие в этом узле детали должны быть закалены до твердости поверхности шариков. А опорные поверхности должны быть тщательно отполированы, при этом надо строго соблюдать требова­ние параллельности между опорными поверхностями.

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

1- неподвижное кольцо муфты, 2 - подвижное промежуточное кольцо, 3 - вращающаяся часть муфты, 4 - элементы качения

Рисунок 5.6 - Муфта Ольдгейма с ПСП

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

1 и 2 - кольца со смещенными отверстиями, 3- шарики

Рисунок 4.7 - ППУ, совмещенное с упорным подшипником

Во всех, рассмотренных ППУ движение ПСП обеспечивается по орбите, линейная скорость ко­торой, м/с, обычно (возможно, пока) не велика

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru ,

где n - частота вращения вала компрессора, с-1;

ε - эксцентриситет, м.

В конструкциях СПК окружная скорость не пре­вышает 3,5- 4 м/с (а часто ниже) и только в одном случае встретилась 4,7 м/с. Эксцентриситет к выбирают от 2 до 10 (12) мм.

Конструктивные особенности СПК благо­приятно сказываются наего экономических и эксплуатационных показателях и качествах. Такими особенностями являются:

- сжатие газа в СПК происходит одновременно в нескольких парных ячейках, перемещающихся от периферии спиралей к их центру, отделяя при этом «горячий» сжатый газ от холодного всасываемого;

- колебание крутящего момента на валу компрессора сглаживается,мало откло­няется от среднего значения (рисунок 4.4);

- разница давлений между двумя соседними ячейками много меньше общей раз­ницы давлений нагнетания ( Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru ) и всасывания ( Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru );

- протечки газа происходят на большей части длины щелей (условно теоретиче­ских линий контакта) при меньшем перепаде давлений и при сокращении длины ще­лей;

- деформация прогибов вершин ребер спиралей ограничивается тем, что перепад давлений между ячейками спиралей, увеличивающийся от периферии к центру, бла­гоприятно сопровождается увеличением нагибной жесткости в том же направлении.

5.4 Геометрические зависимости спиральных элементов

Спиральные элементы, подвижный и неподвижный, отличаются конструкцией своих платформ (рисунок 5.1,поз. 10, 11 и рисунок 5.6), а собственно спирали ПСП и НСП отличаются направлением закрутки спиралей: одна правая (закрутка по движению часовой стрелки), другая - левая. Конструкция пера (или ребра) спиралей, как пра­вило, одинакова. Исключения уже начали появляться, когда подвижную спираль выполняют с ребром разной толщины, чтобы ее облегчить, тогда как НСП, наобо­рот выполняют с утолщением спирали; утончение ПСП компенсируют утолщением НСП, как этого требует "основной закон взаимоогибаемых спилей".

В настоящее время распространены спирали трех типов: эвольвентные (ЭВ); спирали Архимеда; кусочно-круговые, составленные из отдельных рационально припассованных друг к другу дуг окружностей (рисунок 4.8).

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

Рисунок 5.8 - Кусочно-круговые спирали, составленные из полуокружностей постоянного радиуса

Эвольвентные спирали

Простую технологию изготовления и некоторые другие преимущества имеют эвольвентные спирали.

Площадь ячейки всасывания, ограниченная дугами спирали можно определить как

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

Полезная площадь двух ячеек всасывания

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru ,

где fэ и f р - полезный объем двух ячеек всасывания, ограниченный углами закрутки Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru и Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru , м2;

h - высота ребра спирали, м.

Спираль Архимеда

Кривая Архимеда образуется точкой Мо при качении без проскальзывания прямой NК по основной окружности Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru (рисунок 5.9)

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

Рисунок 5.9 - Расчет СПК со спиралями Архимеда

Полная площадь ячейки всасывания, ограниченная дугами спирали Архиме­да, если пренебречь отклонением углов контакта спиралей от угла поворота вала (φ),

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

Полезная площадь двух ячеек всасывания Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

Полезный объем двух ячеек всасывания

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

Чтобы определить место, форму сечения и размеры окна нагнетания, необходимо найти сначала объем ячеек

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

из соотношения Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru , где m - показатель политропы сжатия. Для хладона R22 при сжатии в маслозаполненном СПК m=1,1 - 1,15 в зависимости от режима работы и количества подаваемого масла. По значению Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru определяют угол пово­рота ПСП Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru , при котором давление сжатия газа в ячейке будет равно Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru .

Для СПК, каки для винтовых компрессоров, удобно ввести понятие «геометрическая степень сжатия»

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

где Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru - объем (парных) ячеек, соответствующий давлению внутреннего сжатиягаза Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru .

Как и для винтовых компрессоров Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru во избежание потерь работы на режимах пережатия газа

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

По данным экспериментальных исследований, в СПК режимы пережатия вы­зывают потери работы 1,1% и более от полной работы сжатия, что меньше, чем у винтовых. Объясняется большей «растянутостью» по углу поворота ПСП (относительно большей продолжительностью) рабочих процессов в СПК. Эта же большая относительная продолжительность процессов СПК весьма положительно сказывается, как отмечалось, на процессах всасывания и нагнетания, осуществляя их по существу непрерывно и автономно.

Роль клапана нагнетания в спиральных компрессорах.

Во-первых, характер процесса нагнетания, кинематика и динамика клапана нагнетания СПК существенно отличаются от кинематики и динамики клапана поршневых компрессоров.

Во-вторых, в СПК клапан нагнетания во время постоянного режима практи­чески не закрывается, а в некоторых случаях только «дышит» - колеблется с малой амплитудой.

В-третьих, даже если лепестковый клапан в СПК сломается его части не попадут в ячейки спиралей, так как этому препятствует встречный поток нагнетаемого газа.

Спирали кусочно-окружного профиля

Спирали кусочно-окружного профиля применяют некоторые японские фирмы. Массогабаритных преимуществ перед эвольвентными они не имеют, а технологиче­ская "простота" их только кажущаяся.

Продолжается поиск оптимальных кон­струкций СПК и их деталей. На рисунке 5.10 показа­на одна из перспективных форм спиралей с изменяющейся толщиной ребра (пера) спирали. При таком размещении массы ребра подвиж­ной спирали ее силы инерции уменьшаются без ущерба для прочности и производитель­ности машины.

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

Рисунок 5.10 - Спирали компрессора с пе­ременной толщиной ребер

5.5 Расчет производительности СПК

Из теплового расчета компрессора и цикла холодильной машины определя­ют действительную объемную производительность Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru , м³/с.

Приняв значение коэффициента подачи компрессора равным Л=0,8 – 0,9, найдем теоретиче­скую объемную производительность

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru , м³/с.

Пользуясь справочными данными, выбирают по теоретической производительности спиральный компрессор.

Коэффициент подачи СПК

Как и для всех компрессоров объемного принципа действия, он равен отно­шению массы поданного компрессором газа к массе засосанного за единицу време­ни или отношению эквивалентных им объемов, приведенных к одинаковым усло­виям.

С момента открытия ячейки всасывания в нее начинает поступать свежий заряд газа. Но одновременно во впереди идущей ячейке начинаются сжатие газа и, следовательно, перетечки газа из нее в ячейку всасывания. Этот процесс будет протекать в течение всего процесса всасывания, так как давление во впереди идущей ячейке растет.

Вернемся к ячейке всасывания. Она оказалась заполненной свежим зарядом га­за, поступившим из камеры всасывания, и протечками из впереди идущей ячейки. Нам представляется проще определять массу (или объем Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru ) протечек из впереди идущей ячейки за период заполнения газом ячейки всасывания, а затем по отноше­нию разности объемов к полному объему ячейки всасывания вычислить коэффи­циент подачи

Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru

где Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru - масса протечек газа в ячейку всасывания.

Заметим также, что в свежем заряде рабочего вещества в ячейке всасывания из-за наддува имеется некоторое количество газа.

Протечки в спиралях СПК осуществляются через щели двух типов: прямоу­гольные щели постоянной глубины (толщине ребра δ) при переменной длине щели и переменном давлении истечения; прямоугольные щели постоянной ширины между двумя дугами по высоте ребра спирали h. В этом случае перепад давления газа также изменяется. Эти типы щелей наиболее пол­но экспериментально изучены, разработаны методы расчета через щели такого типа.

5.6 Рабочие процессы в СПК

Процесс всасывания в СПК длится в течение почти полного оборота вала по каналам большого сечения, газ не контактирует с горячими деталями компрессора. Утечки газа из первых двух одинаковых ячеек невелики, так как давление в них по­сле их закрытия мало.

Конструктивные формы СПК предопределяют особенности рабочих процессов компрессора. Рабочий цикл в отдельно взятой ячейке СПК не отличается от цикла других компрессоров объемного принципа действия, в частности винтовых. Теоретическая индикаторная диаграмма СПК выглядит так же, как и у винтового компрессора.

Рабочий процесс СПК может идти также с недожатием и пережатием, если нет клапана нагнетания. Применение такого клапана СПК исключает процессы недожатия и пережатия, что способствует повышению энергетических показателей СПК.

Всасывание в СПК длится в течение одного оборота вала компрессора, что предопределяет малые скорости движения газа на всасывании.

Другой особенностью СПК является наличие наддува в процессе всасывания, причем наддув происходит не только с использованием ударной волны подобно наддуву в полостях винтового компрессора, но и вследствие сокращения физическо­го объема ячейки всасывания СПК на Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru . Благодаря этому плотность пара рабо­чего вещества к концу процесса всасывания повышается на 1-2%.

Перенос газа, как и в поршневом компрессоре, в СПК отсутствует.

Сжатие газа и вытеснение в СПК длятся в течение поворота вала компрессо­ра на угол, значительно больший, чем при всасывании. Удлинение процесса сжатия само по себе не благо, так как утаивает­ся время переточек газа через щели. Сократить период сжатия можно за счет со­кращения времени рабочего цикла, тем более что газодинамические потери на вса­сывании и на нагнетании у СПК относительно малы. Но с ростом числа оборотов увеличивается и механическая работа трения, что уменьшает Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru .

Картина изменения объемов ячеек и давлений в них наглядно представлена на совмещенной теоретической диаграмме рабочих процессов в СПК (рис. 20). Изменение объема ячейки показано в относительных величинах Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru в функции угла поворота вала компрессора для СПК с углом закрутки Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru = 5π.

При любом аргументе сечение диаграммы по вертикали позволяет опреде­лить, какая ячейка находится в стадии всасывания, а также ее относительный объем, также ячейки сжатия и выталкивания и давления в них при известных исходных дан­ных Лабораторная работа №5. Изучение конструкции спирального компрессора - student2.ru .

В заключение напомним, что спиральный компрессор может работать с еще большим успехом (с более высоким КПД, чем компрессор) в качестве детандера или газового мотора.

5.7 Содержание отчета

1. Краткое описание конструкции и назначение отдельных элементов спирального компрессора.

2. Классификация спиральных компрессоров.

3. Принцип работы спирального компрессора.

4. Профилирование рабочих органов компрессора.

5.8 Контрольные вопросы к защите

1. На каких хладагентах и в каком диапазоне холодопроизводительности работа­ют спиральные компрессоры?

2. Как классифицируются спиральные компрессоры?

3. Поясните работу маслозаполненного спирального компрессора.

4. Поясните работу спирального компрессора «сухого» сжатия.

5. Конструкции всасывающих и нагнетательных окон.

6. Назначение нагнетательного клапана спирального компрессора.

7. Конструкция роторов спирального компрессора.

8. Преимущества и недостатки спиральных компрессоров перед другими типами компрессорных машин.

Наши рекомендации